超疏水楊木的制備及性能研究.pdf

1、當固體表面與水接觸角大于150°、滾動角小于10°時，我們稱之為超疏水表面。由于超疏水表面在基礎研究以及工業(yè)生產方面有著廣泛的應用前景和研究價值，近些年來受到了研究者們的持續(xù)關注。通常來講，要獲得超疏水表面必須滿足兩點要求:一是材料表面在微觀角度具有一定粗糙度;二是材料表面能比較低。本論文，以速生楊木為基材，在其表面制各超疏水涂層的同時，使其具有了一定的功能性。主要研究內容如下:
　　通過溶液浸漬法，將楊木基材依次浸漬于環(huán)氧樹脂溶

2、液、TiO2溶液以及十八烷基三氯硅烷溶液，干燥后獲得了接觸角為157°、滾動角小于5°的硅烷化TiO2/Epoxy改性楊木基材。分析發(fā)現，硅烷化TiO2/Epoxy改性楊木基材不僅具有超疏水特性，同時也有抗水溶液潤脹的性能，并且在三個切面方向，其尺寸穩(wěn)定性也有明顯提升。這主要是因為:環(huán)氧樹脂與TiO2粒子共同作用，在楊木基材表面構建了納米尺度的微觀粗糙結構;十八烷基三氯硅烷作為低表面能物質，修飾楊木基材后，降低了其表面能，使其表面呈現出

3、超疏水性;另一方面，硅烷化TiO2/Epoxy改性楊木基材表面超疏水涂層均勻且穩(wěn)定，在各個切面方向均起到防水作用，保證了尺寸穩(wěn)定。本實驗得到的超疏水楊木基材的潤脹性以及尺寸穩(wěn)定性相比未改性楊木基材均有了較大提升，在防水、防污、抗形變等領域有廣闊的應用前景。
　　通過溶膠-凝膠法，首先制備TiO2包覆CaCO3微納米復合粒子溶膠，隨后將楊木基片浸漬其中，取出后待復合粒子在其表面干燥成膜后，用硬脂酸對其改性，最終得到超疏水（接觸角為1

4、55°，滾動角小于4°）復合楊木基片。紅外測試發(fā)現，復合粒子是通過物理吸附作用沉積在楊木基片表面，硬脂酸分子則通過羧基與羥基間的酯化反應接枝在復合粒子表面，最終構成了復合楊木基片表面的超疏水涂層。熱重分析發(fā)現，超疏水涂層在復合楊木基片中所占比重較少，約為4.4％。對復合楊木基片化學穩(wěn)定性以及耐久性分析發(fā)現，無論是常溫常壓、紫外光照射、酸堿等腐蝕性環(huán)境，還是不同溫度及濕度環(huán)境，均可表現出超疏水穩(wěn)定性以及耐久性。原因在于，復合粒子中的TiO

5、2與CaCO3獨自或者協同作用，從而抵抗環(huán)境變化。由于得到的復合楊木基片良好的化學穩(wěn)定性以及耐久性，故可以被應用于不同化學環(huán)境中，來實現表面自清潔、流體輸送、防水抗污等功能，使其具有廣泛的市場使用空間。
　　通過溶膠-凝膠法制得250 nm粒徑的SiO2粒子后，使用溶液浸漬法，將SiO2粒子沉積在楊木基材表面，隨后用滴涂法在其表面附著PCL10000高分子物質，即可得到具有熱響應性的智能可逆潤濕性楊木基材。實驗發(fā)現，當PCL100

6、00改性楊木基材放置于常溫環(huán)境，其表面顯示為超疏水性，接觸角為156°;而當其放置于高溫環(huán)境(60℃)，其表面轉變?yōu)橛H水性，接觸角為85°;且當其表面溫度恢復常溫后，它的超疏水性也得到恢復，從而實現PCL10000改性楊木基材表面的可逆潤濕。PCL10000改性楊木基材具有可逆潤濕性是因為，PCL10000分子在不同溫度下會有不同的取向分布，常溫下其疏水基團暴露在外側，而高溫下其親水基團則暴露在外側。同時發(fā)現，不同材料的不同表面，需要在